12流小方坯6流中间包结构优化的数值模拟和冶金效果
八流小方坯中间包结构优化
多 流连铸 中间包 ， 如果结 构不 合理 ， 各流之 间钢液 流 动、 温度及 夹杂物 的大 小和数 量会存 在较 大的差 异 ，
直接 影响到 连铸坯 的质 量 。某炼钢 厂八 流小方坯 连
软 件进行 分析 。通过对 现有 中间包 结构进 行钢液 流 动 性分 析 ， 分析 结果证 明 目前结 构不 合理 ， 近流有短 路 流出现 ， 且各 流差异较 大 ， 不利 于去 除钢 液中 的夹
湍 动能耗 散率 （ ）方程
—＿＝［ 台 ２ 流 场 的数值 分 析 毒（ 妾 ＋ ｂ 等 【 ）］ｃＧｚ ＝ ＋ Ｊ 詈— ｃ
其中：
Ｇ ７（ 誓） ＝ ＋ － Ｓ软 件 主 要 包 括 三个 部 分 ： 处 ， ＮＹ 前
． ，
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔ ｅ ｆ ｗ ｆ ｌ ｆ ｉｈ —ｓｒｎ ｉ ｅ ｕ ｄ ｓ ｎ ａ ｓｅ ｌ ｌ ｉ ａ ａｙ ｅ ｙ ｎ ｍｅ ｉａ ｉ ｌｔ ｎ ｍｅｈ ｄ Ｔ ｅ ｓｒ ｃ ： ｈ ｏ ｅｄ ｏ ｇ ｔ ｔａ ｄ ｂｌ ｔ ｎ ｉｈ ｉ ｔｅ ｌ ｓ ｎ ｌ ｚ ｄ ｂ ｕ ｒ ｌ ｍｕ ａｉ ｔ ｏ ． ｈ ｌ ｉ ｅ ｌ ｔ ｍｉ ｃ ｓ ｏ ｒ ｓ ｌ ｈ ｗ ｔ ａ ｈ ｔｕ ｔｒ ｆ ｈ ｕ ｄｓ ｎ ｅ ｓ ｎ ｂ ｅ Ｔ ｅｅ ａ ｅ ｓ ｏ ｔ ｉｃ ｉ ｆ ｗ ｅ ｒ ｔ ｎ ｓａ ｄ ｔ ｅ ｄｆ ｒ ｎ ｅ ｅ ｕ ｔ ｓ ｏ ｈ ｔ ｅ ｓｒ ｃｕ ｅ ｏ ｅ ｔｎ ｉｈ ｉ ｕ ｒ ａ ｏ ａ ｌ ． ｈ ｒ ｒ ｈ ｒ —ｃ ｒｕ ｔ ｏ ｓ ｎ ａ ｒ ｄ ｎ ｝ ｉ ｅ ｅ ｃ ｓ ｓ ｔ ｔ Ｓ ｌ ｓａ ｌ ａ ｎ ｔ ｎ ｓ ａ ｅ ｇ ｅ ｔ ｗｈ ｃ ｒ ｏ ｏ ｄ ｆｒｒ ｍｏ ｉ ｇ ｉ ｃｕ ｉｎ ｎ ｎ ｒ ａ ｉｇ ｔｅ ｕ ｉ ｒ ｔ ｆｍｏｔ ｎ ｓｅ ｌｆｒｅ ｃ ｍｏ ｇ ｓｒ ｄ ｒ ｒ ａ ， ｉ ｈ ａ ｅ ｎ ｔｇ ｏ ｏ ｅ ｖｎ ｎ ｌ ｓ ｓ ａ ｄ ｉ ｃ ｅ ｓ ｈ ｎ ｆ ｍｉ ｏ ｌ ｔｅ ｏ ａ ｈ ａ ｏ ｎ ｏ ｙ ｅ
六流小方坯连铸中间包内型优化设计水模研究
ａ ｓ ｒ ｓｗｏ ｋ ｏ ｏ ｔｎ ｏ ｓｃ ｓｉ ｇ ａ ｄ ｑ ａ ｉ ＂ ｆｃ ｎ ｉ ｕ ｕ ａ ｔｂｉｌｔ ｓ ｕ ｅ ｒ ｆｃ ｎ ｉ ｕ ｕ ａ ｔ ｎ ｕ ｌｔ ｏ ｏ ｔｎ ｏ ｓｃ ｓ ｌ ． ｎ ｙ ｅ
Ｋｅ ｏ ｄ ： ｔｎ ｉ ； ｏ ｔ ｉ ｔ ｎｏ ｔｒａ ｐｏ ｌ； ｈ ｄａ ｌ ｏ ｅ ｅｐ ｒ ｅ ｔ ｙｗ ｒ ｓ ｕ ｄｓ ｈ ｐｉ ｚ ｉ ｆｎｅｎ ｌ ｒｆｅ ｙ ｒｕｉ ｍ ｄ ｌ ｘｅ ｍ ｎ ｍ ａｏ ｉ ｉ ｃ ｉ
要 受钢水重 力 和惯性 力的影 响 。根据 流 体力学 和相似 原理分 析 ． 水 由大包注 人 中间包 ， 钢 以及钢 水在 中间包 内的流动 ， 化 时应保 证决定 性准 数 ｎ 相等 。为使模 拟得 较 为准确 ， 型与 原型 线性 比应 尽 可能大 ， 水 模 模 本
力 学模拟试 验确 定 ： 性 比 Ａ取 ０ ５ 进行 模型设计 。 线 ．．
引
言
对 于六流 小方坯 连铸机 ． 由于 中间包 的 ６个水 口至大 包注点 的距离相 差很 大 ， 不能有 效地 的把大包 注入
的锕水 均匀地 分 配给各个 结 晶器 ， 因而造成 中间包 某个 水 口 ． 尤其是 １６流常 因钢水 温降太 大 而冻结 。为 了 ， 解决 上述 问题 ，马鞍 山钢 铁股份 有 限公 司第 三炼钢 厂要 求对 这台连铸 机 的 Ｔ型 中间包 内型优 化设 计进行 水
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Ｖｏ ．Ｉ １ ９
Ｎｏ １ ．
安 徽 工 业 大 学 学 报
Ｊ ｏ ｈ ｉ ｎ ｖ ｒｉ ｆ ｃ ｎ ｌｇ ｆ Ａｎ ｕ ｉｅ ｓｔ ｏ ｈ ｏｏ ｙ Ｕ ｙ Ｔｅ
第年 １月
竺
文 章 编 号 ：０ ０— １ ０ ２ ０ ＞ １— ０ ６一 ３ １ ０ ２ ７ （０ ２ ０ ０ ２ Ｏ
六流小方坯中间包气幕挡墙的数学模拟
ｏ ｔ ｍ ａ ｕ ｔ ｉ ｅ ｈ ｏｏ ．ｉ ｉ ａ ａｌ ｂｅ ｔ ｒｖ ｉ ｕ ｄ ｓｅ ｌ ｏ ｏ ｄ ｔ ｎ，ｂ ｌ ｃ ｅ ｉ ｅ ｃ ｍｅ ａ ａ ｈ ｅ ｉ， ｐｉ ｍｕ ｇ ｃ ｒａｎ ｔｃ ｓ ｎ ｌｇ ｙ ｔ Ｓ ｖ ｉ ｌ ｏ ｉ ｏ ｅ ｌ ｉ ｔｅ ｗ ｃ ｎ ｉ ｏ ａ ｍｐ ｑ ｌ ｆ ｉ ａ ａ ｅ ｒ ｓｄ ｎ ｅｔ ｔｅ ｃ ｘ ｔ ｎ ｉ ｐ ｏ ｏ ｇ ａ ｅ ａ ｅ ｒ ｓ ｅ ｃ ｍｅ ｏ ｑ ｄ ｓｅ ｌ ｅ ｒ ａ ｅ ｄ ａ ｏ ｅ ｖ ｌ ｍｅ ａ ｄ ｉ ｃ ｅ ｓ ｅ ｖ ａｅ ｏ ｃｕ ｉｎ，ａ ｄ ｍｅ ｔ ｒ ｌｎ ｖ ｒ ｇ ｅ ｉ ｎ ｅ ｔ ｌ ｕ ｔｅ ，ｄ ｃ ｅ ｓ ｅ ｄ ｚ ｎ ｏｕ ｒ ａ ｅ ｒ ｍｏ ｅ ｒ ｔ ｆｉ ｌ ｓｏ ｎ ｅ ｄ ｉ ｆ ｉｉ ｎ ｎ ｎ ｅ ｕｒ ｍｅ ｔ ｔ ｅｍａ ｉ ｇ ｆ ｌｒ — ｕ ｔ ｔｅ ｔ ｎ ｉｈ ｆｒ ｍｕ ｔ ｓｒｎ ｏ ｃ ｓ ｎ ． ｒｑ ｉｅ ｎ ｆｓｅ ｌ ｋ ｎ ｒ ｕｔａ ｐ ｒ ｙ ｓｅ ｌｉ ｕ ｄ ｓ ｏ ｌ —ｔａ ｄ ｃ ｎ ａ ｆ ｇ ｏ ｏ ｉ ｎ ｉ ｉ Ｍ ａ ｅ ｉ ｌ ｎ ｅ Ｔ ｎ ｉｈ。Ｇａ ｕ ａｎ，Ｉ ｃｕ ｉｎ，Ｕ ｔａ ￣ ｒ ｙ，Ｍａｈ ｍａｉ ａ ｉ ｌｔ ｎ ｔ ｒ ａ ｄ ｘ Ｉ ｕ ｄｓ ｓＣ ｒ ｉ ｔ ｎ ｌｓｏ ｌ 一ｕ ｔ ｒ Ｐ ｉ ｔ ｅ ｔ ｌ Ｓ ｍｕ ａｉ ｃ ｏ
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第２ ９卷第 ３期
・
特殊 钢
ＳＥ ＩＬｓ Ｅ Ｐ Ｃ Ａ 皿 Ｌ
Ｖ０ ． ９ Ｎ ． １２ ． ０ ３
４ ・ ２ ０ 年 ６月 ０８
Ｊｎ ２ ０ ｕ ｅ ０８
六流 小 方坯 中 间包气 幕 挡 墙 的数 学 模 拟
小方坯中碳钢采用结晶器电磁搅拌的冶金效果
表 ３ ＳＷＲＣＨ３５Ｋ有无 电磁搅拌钢材的力学性能对 比
电磁搅拌 Ｒ（，ａ）／ＭＰａ Ｒ ／ＭＰａ Ａ／％
有
４１５
６３３ ２９．５
无Байду номын сангаас
４１４
６２４
３０．０
Ｚ／％ ５１．１ ５１．８
ｅｘｃｅＨｅｎｔ ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ ｅｆｅｃｔｓ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｍｅｄｉｕｍ —ｃａｒｂｏｎ ｓｔｅｅｌ；Ｍ —ＥＭＳ；ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａ ｌ ｅｆｅｃｔｓ
随着钢铁企业的快速发展 ，要求铸坯的产量 和 质量不断提升。为适应 日益激烈 的市场竞争 ，包钢 炼钢厂对 １５０ ＩＩ１１／１×１５０ ｍ／ｎ小方坯连铸机进行了高 效化 改造 ，其 中增 加 结 晶器 电磁 搅 拌 为 核 心工 艺 技 术之一 ，并实现了二 冷气雾冷却 。文 中主要介绍小 方坯连铸 中碳 钢 ＳＷＲＣＨ３５Ｋ采用结 晶器 电磁搅拌 前 、后 的冶金 效果 对 比及对 应 线材 性能 的变 化 。
流 ３００ Ａ，频率 ４ Ｈｚ。
２ 结 晶器 电磁搅拌 的冶金效果
２．１ 电磁 搅拌对 铸坯 组 织的 影响 结 晶器 电磁 搅拌 对铸 坯组 织 的影 响表 现在 抑制
柱状晶的生长 ，加速传热和凝固 ，加速钢液过热度散 失 ，增 加 中心等 轴 晶 区 Ｊ。ＳＷＲＣＨ３５Ｋ 为小 方 坯 中 碳 钢典 型 钢 种 ，以熔 炼 号 为 ４０５１４１和 ４０５１４２炉 次 为研究对象 ，其中 ４０５１４１炉次未采用电磁搅拌工艺 （过热度 为 ２２℃ ，拉速 为 ２．４ ｍ／ｍｉｎ），４０５１４２炉 次 采用 了 电磁 搅 拌 工 艺 （过 热 度 为 ２９℃ ，拉 速 为
提高连铸小方坯热装温度实践
提高连铸小方坯热装温度实践王显;王欣【摘要】通过在连铸工序采用工艺优化、设备维护和加强管理等多项技术,提高了连铸坯剪后温度,同时保证了各流连铸坯温度均匀,连铸坯热装温度比原来提高了100℃,吨钢煤气消耗降低了26m3,节能效果显著.研究结果表明:降低二冷区气体压力对提高连铸坯温度影响较小,提高拉速可使剪后温度提高60℃;统一更换滑块时间可使各流连铸坯温差由50℃降低到20℃;添加保温罩可使连铸坯表面温度提高50℃,角部温度提高80℃.【期刊名称】《天津冶金》【年(卷),期】2017(000)005【总页数】5页(P19-23)【关键词】热装温度;连铸坯;二冷配水;加热炉【作者】王显;王欣【作者单位】河北钢铁集团唐山钢铁有限公司炼铁厂,河北唐山063000;河北钢铁集团唐山钢铁有限公司炼铁厂,河北唐山063000【正文语种】中文连铸坯热送热装不仅降低轧钢加热炉的燃料消耗和金属烧损，而且减少了工序环节间的相互等待和阻塞，从而可以大大提高生产效率和经济效益。
实行连铸坯热送热装轧制是根据轧制计划来进行组织炼钢和连铸生产[1,2]，因此它对铸坯的质量、钢坯进入轧钢加热炉时的组织、轧钢的宽度衔接和设备运行的可靠性等有非常高的要求。
在加热炉能耗相关的研究中[3]，稳定连铸坯热装温度的方法，前人已经做了很多研究。
资料显示，连铸坯装炉温度每提高100℃，加热炉燃料就可节约5%～6%，燃料消耗随热装温度和热装率的提高而大幅度降低；连铸坯装炉温度提高，加热时间大幅缩短，钢坯氧化烧损相应减少。
一般冷装炉钢坯的烧损为1.5%～2%，有的甚至高达2.5%以上，而热装条件下的氧化烧损可降至0.5%～0.7%，有利于提高成材率。
唐钢第二钢轧厂5号、6号连铸机为全弧形连铸机，弧半径6 m，6机6流，主要生产HRB400钢种，用来供棒材厂轧制建筑长材。
生产工艺路线为：转炉冶炼—钢包全程底吹—连铸机—蓄热式加热炉—棒材生产线。
连铸机和棒材轧机的布置方式如图1所示。
八流方坯中间包流场及温度场数值模拟
·研究与设计·八流方坯中间包流场及温度场数值模拟向宏学１，２① 夏芳勇１，２ 逯巍１，２ 武国平１，２（１：北京首钢国际工程技术有限公司冶金工程分公司炼钢事业部 北京１０００４３；２：北京市冶金三维仿真设计工程技术研究中心 北京１０００４３）摘 要 随着小方坯连铸机拉速的提高，中间包的冶金功能越来越受到重视。
对于高拉速连铸，钢液中夹杂物需控制严格，中间包内钢水温度和成分的均匀性也至关重要。
合理的中间包流场不仅可以增加夹杂物上浮时间从而减少钢液夹杂，更有利于均匀中间包内钢液温度及成分。
本文基于八流小方坯铸机一体式中间包展开流场、温度场数值模拟计算，计算了三个方案中间包的流场及温度场分布情况。
计算结果表明，挡墙、档坝的设计有利于均匀中间包内钢液流场，减少死区１３ ２％，延长平均停留时间５２ｓ。
湍流抑制器的设置，将中间包液面附近流速由０ ２ｍ／ｓ降低至０ １４ｍ／ｓ左右，有效的抑制湍流产生，减少卷渣。
关键词 小方坯连铸；中间包；流场；温度场中图法分类号 ＴＧ２４３ ＴＦ７７７．２ 文献标识码 ＡＤｏｉ：１０ ３９６９／ｊ ｉｓｓｎ １００１－１２６９ ２０２４ ０２ ００１ＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＦｌｏｗａｎｄＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＦｉｌｅｄｉｎＥｉｇｈｔＳｔｒａｎｄＴｕｎｄｉｓｈＸｉａｎｇＨｏｎｇｘｕｅ１，２ ＸｉａＦａｎｇｙｏｎｇ１，２ ＬｕＷｅｉ１，２ ＷｕＧｕｏｐｉｎｇ１，２（１：ＳｔｅｅｌＭａｋｉｎｇＢｕｓｉｎｅｓｓＤｉｖｉｓｉｏｎｏｆＭｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＢｒａｎｃｈ，ＢＳＩＥＴ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００４３；２：ＢｅｉｊｉｎｇＭｅｔａｌｌｕｒｇｙ３ ＤＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＤｅｓｉｇｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００４３）ＡＢＳＴＲＡＣＴ Ａｓｔｈｅｃａｓｔｉｎｇｓｐｅｅｄｏｆｂｉｌｌｅｔｇｒｏｗｓｕｐｄａｉｌｙ，ｔｈｅｔｕｎｄｉｓｈｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌｆｕｎｃｔｉｏｎｓａｒｅｐａｉｄｍｏｒｅａｔｔｅｎｔｉｏｎｓ．Ｆｏｒｈｉｇｈｓｐｅｅｄｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃａｓｔｉｎｇ，ｔｈｅｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓｉｎｍｏｌｔｅｎｓｔｅｅｌｓｈｏｕｌｄｂｅｓｔｒｉｃｔｌｙｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ，ａｌｓｏｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙｏｆｍｏｌｔｅｎｓｔｅｅｌｉｎｔｕｎｄｉｓｈａｒｅｖｅｒｙｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｏｏ．Ｑｕａｌｉｆｉｅｄｆｌｏｗｆｉｅｌｄｉｎｔｕｎｄｉｓｈｃａｎｎｏｔｏｎｌｙｒｅｄｕｃｅｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓｉｎｍｏｌｔｅｎｓｔｅｅｌｂｙｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｔｈｅｆｌｏａｔｉｎｇｔｉｍｅ，ｂｕｔａｌｓｏｂｅｇｏｏｄｔｏｕｎｉｆｏｒｍｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｍｏｌｔｅｎｓｔｅｅｌ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｆｌｏｗａｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｉｅｌｄｏｆｔｈｅｔｕｎｄｉｓｈｆｏｒｅｉｇｈｔ ｓｔｒａｎｄｂｉｌｌｅｔｃａｓｔｅｒｉｓｃａｌｃｕｌａｔｅｄ．Ｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｒｅｔａｉｎｉｎｇｗａｌｌａｎｄｄａｍｉｓｂｅｎｅｆｉｃｉａｌｔｏｔｈｅｕｎｉｆｏｒｍｏｆｔｈｅｆｌｏｗｆｉｅｌｄ．Ｔｈｅｄｅａｄｚｏｎｅｏｆｆｌｏｗｆｉｅｌｄｉｓｒｅｄｕｃｅｄｂｙ１３ ２％，ａｎｄｔｈｅａｖｅｒａｇｅｒｅｓｉｄｅｎｃｅｔｉｍｅｉｓｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙ５２ｓ．Ｔｈｅｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅｉｎｈｉｂｉｔｏｒｃａｎｒｅｄｕｃｅｔｈｅｆｌｏｗｖｅｌｏｃｉｔｙｎｅａｒｔｈｅｌｉｑｕｉｄｌｅｖｅｌｏｆｔｕｎｄｉｓｈｆｒｏｍａｂｏｕｔ０ ２ｍ／ｓｔｏａｂｏｕｔ０ １２ｍ／ｓ，ｗｈｉｃｈｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｉｎｈｉｂｉｔｓｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅａｎｄｒｅｄｕｃｅｓｓｌａｇｅｎｔｒａｐｍｅｎｔ．ＫＥＹＷＯＲＤＳ Ｂｉｌｌｅｔｃｏｎｔｉｎｕｅｓｃａｓｔｉｎｇ；Ｔｕｎｄｉｓｈ；Ｆｌｏｗｆｉｌｅｄ；Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｉｌｅｄ１ 前言随着中间包冶金技术的不断提升，中间包不再是传统意义上的钢水储存、稳流、缓冲容器，逐渐转变成实现夹杂物上浮、夹杂物改质变性处理以及钢水微合金化的冶金反应容器。
八流方坯中间包控流装置的优化
文章编号：1671-7872(2024)02-0142-09八流方坯中间包控流装置的优化李 浩1 ，李 新1 ，陶承岗1 ，朱李艳1 ，宋瑛洁2 ，王欣瑶2 ，林小祥2 ，吴全俊2 ，何 飞2(1. 马鞍山钢铁股份有限公司 特钢公司, 安徽 马鞍山 243000；2. 安徽工业大学 冶金工程学院, 安徽 马鞍山243032)摘要：以某钢厂八流方坯中间包为研究对象，采用物理模拟与数值模拟相结合的方法，基于中间包的流场、温度场及钢水停留时间分布等参数评价原控流方案下中间包钢水流动存在的问题；分析挡墙导流孔数量、孔径、位置和倾角对中间包钢水流动特性的影响，优化中间包控流装置。
结果表明：原控流方案下中间包钢水存在死区体积较大、各流一致性较差及温度场不均匀等问题；优化控流方案为在挡墙侧墙减小2个导流孔孔径并提升其位置，在中间墙增加带偏角(43°)和仰角(15°)的小导流孔。
优化方案的中间包流场和温度场得到大幅改善，死区体积比例由原方案的19.04%降至7.06%，活塞流和全混流体积比例均有所增加，且各流滞止时间、实际平均停留时间和峰值时间一致度均提高到80%以上，各流一致性得到大幅提升；优化方案中间包最大温差为16.004 K ，比原方案下降2.182 K ，且各流出口钢液最大温差为0.616 K ，比原方案下降0.944 K ，整个中间包温度场更均匀。
关键词：中间包；控流装置；物理模拟；数值模拟；流场；温度场中图分类号：TF 777 文献标志码：A doi ：10.12415/j.issn.1671−7872.23152Optimization of Flow Control Device for Eight-strand Billet TundishLI Hao 1, LI Xin 1, TAO Chenggang 1, ZHU Liyan 1, SONG Yingjie 2, WANG Xinyao 2, LIN Xiaoxiang 2,WU Quanjun 2, HE Fei2(1. Special Steel Company, Maanshan Iron & Steel Co., Ltd, Maanshan 243000, China; 2. School of MetallurgicalEngineering, Anhui University of Technology, Maanshan 243032, China)Abstract ：Taking the eight-strand billet tundish of a steel mill as the research object, the physical and numerical simulation methods were used to evaluate the problem of steel flow in the tundish under the original flow control scheme based on parameters such as flow field, temperature field, and residence time distribution. The influence of the number, aperture, position, and inclination angle of diversion holes in the retaining wall on the flow characteristics of steel in the tundish was analyzed to optimize the flow control device in the tundish.The results show that under the original flow control scheme, there are problems with a large dead zone volume, poor consistency among different flows, and uneven temperature field in the ladle molten steel. The optimized flow control plan is to reduce the aperture of two diversion holes on the side wall of the retaining wall and increase their position, and to add small diversion holes with a deviation angle (43°) and an elevation angle (15°) on the middle wall.The flow field and temperature field in the tundish of the optimized scheme are significantly improved, with the收稿日期：2023-10-11基金项目：安徽省高校自然科学基金项目(2022AH050293)作者简介：李浩(1990—)，男，安徽马鞍山人，工程师，主要研究方向特殊钢连铸工艺技术开发。
中间包控流装置对夹杂物去除影响的数值模拟
Ｎｕ ｅ ｉ ａ ｉ ｕ ａ ｉ ｎ ｆ ｔ ｅ ｉ ｆｕ ｎ ｅ ｏ ｕ ｄ ｓ ｏ ｃ ｎ ｒ ｌ ｍ ｒｃ ｌｓｍ ｌ ｔｏ ｓ ｏ ｈ ｎ ｅ ｃ ｆ ｔ ｎ ｉｈ ｆ ｗ ｏ ｔ ｏ ｌ ｌ ｄ ｖ ｃ ｓ ｏ ｎ ｌ ｓｏ ｅ ｏ ａ ｅ ｉｅ ｎ ｉ ｃｕ ｉ ｎ ｒ ｍ ｖ ｌ
第３ Ｏ卷第 ３期
Ｖ １ ０， ． ｏ ． ２ １ ） ３— １９一 ４ ２ ９ ２ ９ （０ １０ ０ ９ Ｏ
中间包控流装置对夹杂物去除影响的数值模拟
彭继华 刘鲁 宁 ， ， 盘 兰岳光
（ ．内蒙古科技大学 高等职业技术学院 ， １ 内蒙古 包头
摘
要： 依据某钢厂大方坯连铸机六流中间包工艺参数 ， 采用数值模 拟方 法分别对原有 控流装置和 改进方案 中间
包 非等温条件下 ， 中夹杂物运动轨迹和去除率进行研 究 ．通过模 拟结果对 比分析发现 ： 钢液 改进 的控流装置 能较 大程度 改善中间包流场形态 ， 中间包内夹杂物去除率显著提高 ． 究结 果已付诸实际应用 ， 研 使用效果良好 ．
Ｋｅ ｒ ｓ ｂ ｏ ｍ ｃ ｎ ｉｕ ｕ ａ ｔ ｒ ｕ ｄ ｓ ｏ ｏ ｔ ｌｄ ｖｃ ；ｉ ｆ ｅ ｃ ｅ ｖ ｌ ｕ ｒ ａ ｉ ｌ ｔ ｎ ｙ ｗｏ ｄ ： ｌ ｏ ｏ ｔ ｏ ｓｃ ｓｅ ；ｔ ｎ ｉｈ ｆ ｗ ｃ ｎｒ ｅ ｉｅ ｎ ｕ ｎ ｅ ｒ ｍｏ ａ ；ｎ ｍｅ ｃ ｌ ｍｕ ａｉ ｎ ｌ ｏ ｌ ｉ ｓ ｏ Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｂ ａ ｓｏ ｕ ｒ ａ ｓｍｕ ａｉｎ ，ｔ ｅ ｐ ｔ ｎ ｅ ｖ ｌ ａｉ ｆｉ ｃｕ ｉｎ ｒ ｔｄ ｅ ｎ ｅ ｅｎ ｎ ｉｏｈ ｒ ｌｃ ｎ ｉ ｏ ｓｒ ｃ ： ｙ ｍｅ ｎ ｆｎ ｍｅｉ ｌ ｉ ｌｔ ｓ ｈ ａｈ ａ ｄ ｒ ｍｏ ａ ｔ ｏ ｌ ｓｏ ｓｗｅ ｅｓｕ ｉｄ ｕ ｄ ｒｔ ｏ — ｔ ｅ ｍａ ｏ ｄ ｔ ｎ ｃ ｏ ｒ ｏ ｎ ｈ ｓ ｉ
《特殊钢》第32卷2011年总目次
… … … … … … … … … … … … … …
刘润藻 钱
刚 陈长西 ５ １ ） （ ８
焦兴利 ６ １ （）
３０ｔ ０ 钢包顶底 复合吹氩预脱硫工艺 的物理模拟 …………… ……………………………………………… 朱伦才
３ 中间包底 吹气水模 型实验 …………………………………… ……………………………… 樊文军 曹 雄 ４ｔ
大圆坯 连铸二冷配水设计模 型的开发 …………… …………………………………… 曾 智
１９ｔ ． 扁锭浇铸 Ｄ ２冷作模具钢凝 固过程及 内部缺陷预报数学模拟
… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … …
韩 占光
李 景
张家泉 ３ １ （）
大方坯结 晶器 圆角半 径大小对铸坯角部热一 机械状态 影响 ……………………………… …… 李 景 曾 智
・
连铸板坯表 面横裂纹 形成机理及防止措施 连续挤压包覆机挤压 轮用 钢的研究进展 日本取 向电工钢生产工艺 最新 研发进展
…… ……………………………………………… 牛山廷
叶
胡
汤小秒 褚 双学
勇 詹胜利 王 欣 柳洪义
Ｑ４ ３ ５钢中厚板热矫直变形抗力与 弹性模量 数学模型的研究 ………… …… 谢
程晓茹
胡小 东 艾新港 ’
２ ０ｔ Ｈ精炼过 程夹杂去除和卷渣 的物理模拟 １ Ｒ
………………………… 迟云广 韩传基 安航 航 季
沈巧珍
昊翌环
彭明耀 肖尊湖 ４ １ ） （０
非 真空吹氮工艺对 ３ ６ １ Ｌ奥 氏体不锈钢 吸氮行 为的影响
不锈钢小方坯连铸机改进设计
不锈钢小方坯连铸机改进设计刘俊平;代英男;李新强;田川;丘铭军【摘要】本文以某厂的不锈钢六流方坯连铸机为例,从精细化设计的角度出发,详细论述小方坯连铸机设备的改进方式,从浇钢区设备、结晶器振动装置、拉矫机和出坯设备展开说明,将设备设计改进前后的情况对比分析.实践证明本文改进布局合理,降低了生产成本,对不锈钢小方坯连铸机的设计提供参考.【期刊名称】《重型机械》【年(卷),期】2019(000)002【总页数】5页(P12-16)【关键词】不锈钢小方坯连铸;精细化设计;中间包;结晶器振动装置;拉矫机;出坯设备【作者】刘俊平;代英男;李新强;田川;丘铭军【作者单位】中国重型机械研究院股份公司,陕西西安710032;辽宁忠旺机械设备制造有限公司,辽宁辽阳111003;中国重型机械研究院股份公司,陕西西安710032;中国重型机械研究院股份公司,陕西西安710032;中国重型机械研究院股份公司,陕西西安710032【正文语种】中文【中图分类】TF7770 前言在现代连铸技术中，小方坯连铸设备技术是非常成熟的。
但随着近年来一些新的连铸理念地提出，尤其是设备设计精细化概念地提出，原有的一些设备设计还不够精细化。
本文在设计理论和生产实践的基础上对设备设计的一些方面进行了理论和设备改进，以某厂连铸机的不锈钢六流方坯连铸机为例，将前后的情况对比分析，将设备改进设计的精细化进行阐述，为相关设计提供一些有益的参考。
1 总体设计不锈钢小方坯连铸机流数一般为四流、六流和八流。
这就要求设备维护和操作上既要有可靠性，又需具备友好的操作性。
本文讨论的连铸机为一台六机六流全弧形不锈钢方坯连铸机，精炼炉为2座AOD炉，其主要参数如下：工艺路线 RK+EF法出钢量 150 t年产合格方坯 90万吨弧形半径 10 m铸坯规格200 mm×200 mm，预留150 mm和240 mm方、圆坯定尺 5～12 m工作拉速 0.3～1.5 m/min机械速度 0.3～4 m/min机长 19.7 m冶金长度 28.47m2 改进前结构型式2.1 浇钢区设备中间包是浇钢区域的重要关键设备，有调节钢水连浇和提供一定的夹杂物上浮时间空间的作用。
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个 瞬态 过程 。 当粒 子到 出 口处时视 为 已逃逸 出 中 间包 ， 达 固体 壁面 后碰撞 壁 面并反 射 回 中间包 。 到
１２ 几何 模 型的建 立 ． 利 用商 业 软 件 Ａ Ｓ ＳＩＥ 根 据 几 何 平 面 图 ＮＹ． Ｍ Ｃ
且连浇时间短 ， 严重影响了生产 。针对存在的问题 ，
采用 数值模 拟 对 中间包 内钢液 的流 动和传 热特 征进 行 了系 统 的研 究 ， 定 适 合 该 中 间包 的 最 佳 控 流 确
装置。
生成三维 立体几何 模型 ， 流体 计算使 用商 业软 件
Ａ Ｓ ＳＦ Ｕ Ｎ 。 由于 １ Ｎ Ｙ ．Ｌ Ｅ Ｔ ２机 １ ２流铸 机 在浇 注 过 程
描述钢水在中间包内流动的微分方程见文献［］ ４，
第４ 期
韩传基等： 流小方坯６ 间包结构优化的 １ ２ 流中 数值模拟和冶金效果
・ ５・ １
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（ １中冶连铸北京冶金技术研究 院， 北京 １０２ ； ０ ０ ８ ２河北 钢铁集 团宣钢公 司炼钢厂 ， 张家 口０ ５ ０ ） ７ １０
摘 要 利用数值模拟对宣钢 ｌ ２流 １０ｍ ０ｍｍ连铸机 的 ３ ６流中间包 的三维流场 、 ５ ｍ ｘ ５ １ ５ｔ 浓度场和温度 场
第３ ２卷第 ４期
・
特 殊钢
Ｓ Ｅ ＡＬ Ｓ Ｅ Ｐ ＣＩ Ｔ ＥＬ
１ ・ ２ １ 年 ８月 ４ ０１
Ｖｏ ． ２． １ ３ Ｎｏ． ４ Ａｕｇ ｔ ２０１ ｕｓ １
１ ２流 小 方坯 ６流 中间包 结构 优化 的数值 模 拟和 冶 金效 果
韩传基 安航 航 季 维 李 富帅 陶金 明 王 剑峰 贾建平
（ ｅ ｉ ｅａｕｇｃｌ ｅｈｏｏｙＲ ｓａｃ ｎｔｕｅ Ｃ Ｅ ，Ｂｉｎ ０ ０ ８ １Ｂ ｉｎ Ｍ ｔ ｌｒ ａ Ｔ ｃｎｌｇ ｅｅｒｈＩｓｔｔ，Ｃ Ｔ Ｃ ｅｉｇ１０ ２ ； ｊｇ ｌ ｉ ｉ ｊ ２ Ｓｅ ｌ ｋｎ ｒｓ Ｘ ａ ｈ ａ ｔ ｌ ｏ Ｂ Ｓ Ｚ ａ ｇｉ ｏ ７ ０ ｔ ｍａ ｉ Ｗｏｋ ， ｕ ｎ ｕ ｅ ，Ｈ Ｉ ， ｈ ｎｊ ｋ ｕ０ ５ ０ ） ｅ ｇ Ｓ ｅＣ ａ １
进行研究 ， 出了最佳控流装置挡渣墙孔径 １０ｍ 水平偏角 ５ ， 得 ２ ｍ， 。竖直仰角 ５ 。应用结果显示 ， 。 优化结构 中间包 的
流场明显改善 ， 各流 的流动特性趋于一致 ， 钢液对 第 ６流塞 棒 的冲击 减轻 ， 各流最 大温差 由原 先 的 １ ０ Ｋ降低 至 ４
Ｋ 且 连 浇 时 间 由 原先 的 ２ 延 长 到 ２ 。 。 ０ｈ ６ｈ
分别为原 中间包和最终优化 的中间包 的三维几何
图。 图 １中从左 向右 依次 为第 １２３４、、 。 、 、、 ５６流
ｍ （） ｍ；２ 弧形半径 １ ；３ 流间距１ ０ ｍ； ４ ０Ｉ （ ） ｎ ０ｍ （ ） ２ 两个中间包 ， 单个 容量 ３ ； ５ 主要 生产普碳 钢 ５ ｔ（ ）
中有 两个 中间包 ， 两个 中间包 分别 为 ６机 ６流 ， 称 对 分布 。在计 算模 拟 过程 中 只考 虑 一个 中 间包 ， 算 计 时 只取其一 。图 １ 中 间包 几何 平面 图 ， ２ ａｂ 为 图 （ ，）
宣钢 １ ２机 １ 小 方 坯 铸 机 的 主 要 技 术 参 数 ２流 为 ：１ 铸 机 断面 １０ｍｍ×１０ｍ 和 １５ｍ ×１５ （） ５ ５ ｍ ６ ｍ ６
Ｆｇ ２ ３ ｄｍｅ ｓｏ ａ ｅ ｍｅｒｃｌｆ ｕｅｏ ｎ ｉｈ：（ ）ｏｉｉａ ｔｎ ｉ ；（ ）ｏ ｔ ｉ ｄｔｎ ｉ ｉ． －ｉ ｎ ｉｎ ｌｇ ｏ ｔ ａ ｇ ｒ ｆｔ ｄｓ ｉ ｉ ｕ ａ ｒ ｎｌｕ ｄｓ ｇ ｈ ｂ ｐｉ ｚ ｕ ｄｓ ｍ ｅ ｈ
钢水 温 度在 中问 包变 化 的微分 方程 和描 述示 踪剂 在
和 １ 。 考虑 到工 作液 面达 不 到正 常浇 注 液 面 ， ５； 工作
０ － ｔａ ｄ Ｔｕ ｄ ｓ ｒ １ Ｓ ｒ ｎ ｓｉ ｇ Ｂｉ ｅｓ ｆ６ Ｓ ｒ ｎ ｎ ｉｈ ｆ ２－ ｔａ ｄ Ｃａ ｔ ｌ ｔ ｏ ｎ ｌ
Ｈ ｎＣ ｕ ｎｉ， ｎＨ ｎ ｈ ｎ Ｊ Ｗｅ ， ｉ ｕｈ ａ ， ａ ｉｍ ｎ Ｗａ ｇＪ ｎｅｇ ｎ ｉ Ｊ ｎ ｉｇ ａ ｈ ａｊ Ａ ａ ｇａ ｇ ， ｉ ｉ Ｌ ｓｕ ｉ Ｔ ｏＪ ｉｇ ， ｎ ｉ ｆｎ ａｄＪ ｉ ｐｎ Ｆ ｎ ａ ａ ａ
一
离注流区越远 ， 温降越厉害 ， 成浇铸过程 出现 问 造 题， 特别 对狭 长 的 ６流及 以上 一 体 式 中 间包 尤 为 突 出 Ｊ 。宣 钢原 有 １ ２机 １ 方 坯铸 机 的 ６流 中间 ２流
包 在浇 注过 程 中高温钢 液对 第 ６流塞棒 底部 冲刷 比 较厉 害 ， 火材 料侵 蚀 严 重 ， 流 之 间 的温 差 较 大 ， 耐 各
关键词
ｌ ２流小方坯
６流 中间包
结构优化
数值模拟
Ｎｕ ｅ ｉ ａ ｉ ｕ ａ ｉ ｎ ａ ｄ Ｍ ｅ ａｌ ｒ ｉａ ｆｅ ｔｆ ｒ Ｓ ｒ ｃｕｒ ｔ ｉ ａ ｉ ｎ ｍ ｒｃ ｌＳ ｍ ｌ ｔｏ ｎ ｔ ｌ ｇ ｃ ｌＥｆ ｃ ｏ ｔ ｕ ｔ ｅ Ｏｐ ｉ ｚ ｔｏ ｕ ｍ
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图 １ 中间包几何平 面图 ：ａ 原中问包；ｂ 优化后中间包 （） （）
中间包 冶金最 重要 的两个 功 能是去 除夹 杂和 调
（ １５ Ｑ ３ Ｑ ９ 、２５等 ） 和合结 钢 （ Ｂ ３ ） ＨＲ ３５等 。
１ 数学模 型 １ １ 基本 假设 ．
整温度 ， 中间包内流体的流动特性对其内非金属夹
杂物 的上浮 及均 匀 钢水 温度 起 着 至关 重 要 的作 用 ， 合 理 的 控 流 装 置 是 得 到 理 想 流 动 特 性 的 关 键 保 证 … 。 目前 多 流 中 间包 存 在 两 个 主 要 问 题 ： １ 流 （） 场不 合理 一 流 的 停 留时 间 相 差 较 大 ， 成 夹 杂 物 各 造
不能 有效 的去 除 ；２ 各 流 的钢 液 温度 相 差 较大 ， （） 距
（） １ 中间包 内钢 液 为单相湍 流 流动 ；２ 中 间包 （）
内钢液 流动稳 定 ， 不 可压 缩 ； ３ 忽 略 渣层 对 钢 液 且 （）
流动 的影 响 ， 钢液 面视 为 自由滑 移边 界 ；４ 钢 液 的 （） 密度 、 粘度 、 比热 容 等 热 物 理性 质参 量 为 常 数 ；５ （） 中间包是 一个 三维 稳 态 过 程 ；６ 示 踪 剂 的 传 输 是 （）